Расчет устойчивости и разработка методов маркшейдерских наблюдений северного борта карьера Кальмакыр

3.9 Рекогносцировка пунктов и построение знаков новой сети

При рекогносцировке особое внимание уделялось выбору места постройки пункта, обеспечению видимости с земли на смежные пункты, сохранности центров и безопасности работы на пункте.

Новые пункты триангуляции 4 класса определены вставками отдельных пунктов или в виде систем геодезических построение 2,3,4 классов.

В качестве наружных знаков на пунктах триангуляции установлены трехгранные металлические пирамиды с малофокусными визирными цилиндрами размерами 40*20 см.

Высоты наружных знаков от верха визирного цилиндра до марки верхнего центра колеблются от 4,25 до 6,96 м.

Пирамиды собраны на болтах из деталей заводского изготовления. Детали изготовлены из уголкового железа сечением 45*45*5 мм.

Верхняя часть пирамиды и трубчатая болванка для визирного цилиндра скреплены сваркой. На каждой пирамиде закреплена охранная табличка. Ноги пирамиды укреплены бетонной пригрузкой размерами 20*20*100 см. пригрузки на 30 см выступают над поверхностью земли и служат внешним оформлением знака.

На пункте №3155 бетонные пригрузки длиной 1 м выступают на 0,45 м над поверхностью земли. Ноги пирамид также закреплены камнями.

На перечисленных 4х пунктах заложены центры типа 99 марки и бетонированы в скальный грунт.

В основном все основные пункты закреплены центрами типа 146. Центр типа 146 представляет собой железобетонный пилон сечением 16*16 см и длиной 1,4 м, вставленный в бетонный монолит диаметром 50 см и высотой 20 см, скрепленный цементным раствором.

В верхнюю грань пилона забетонирована марка, которая находится на уровне земли. На пункте №103 типа 159 по конструкции такой же, как и центр 146, но отличается глубиной закладки. Центр типа 159 выступает над поверхностью земли 0,25 метра.

3.10 Заключение

Опорная геодезическая сеть, существующая на карьере, отвечает по нуждам не в полной мере. Вследствие развития горных работ некоторые пункты утеряны. Кроме того, многие пункты северного борта находятся в зоне оползня. В данной выпускной квалификационной работе необходимо реконструировать опорную сеть Кальмакырского карьера, т.е. дополнить сеть несколькими пунктами и перенаблюдать с целью мониторинга за стабильностью положения северного борта.

ГЛАВА IV. МАРКШЕЙДЕРСКИЕ РАБОТЫ

4.1 Общие сведения о маркшейдерских работах

В связи с развитием горных работ задачами маркшейдерской службы являются своевременное осуществление маркшейдерских работ для обеспечения наиболее полного и комплексного использования месторождения, эффективного и безопасного ведения горных работ и охраны недр.

Маркшейдерская служба карьера обеспечивает:

- организацию работ по построению и развитию опорных и съемочных сетей на земной поверхности: по производству съемов горных выработок и земной поверхности; составлению и пополнению маркшейдерской документации; перенесение в натуру геометрических элементов проектируемых горных выработок, технических сооружений, зданий и коммуникаций;

Определение наиболее рациональных и эффективных схем развития горных работ на основе результатов детального изучения горнотехнических, гидрогеологических и других условий разработки месторождения;

- организацию и проведение наблюдений с помощью приборов за процессами сдвижения горных пород, деформацией земной поверхности, зданий и сооружений; за устойчивостью уступов, бортов карьеров и отвалов;

- контроль за выполнением на карьере требований, содержащихся в проектах предприятий по добыче полезных ископаемых в планах развития горных работ, требований по рациональному использованию и охране недр.

Нормальное функционирование всего карьера невозможно без правильной организации работ маркшейдерской службы.

За время эксплуатации карьера Кальмакыр маркшейдерская служба сформировалась в четкую отлаженную структуру. Штат маркшейдерской службы состоит из ИТР и горнорабочих.

Карьер Кальмакыр разделен на 4 участка, на которых имеются свои маркшейдерские отделы. Штат каждого отдела состоит из: участкового маркшейдера, маркшейдера 2 категории, горнорабочих.в маркшейдерском отделе участков отвалов работает 1 маркшейдер и 2 горнорабочих. Возглавляется маркшейдерская служба карьера главным маркшейдером. Указанная численность маркшейдеров и горнорабочих обеспечивает планируемые работы.

Маркшейдерский отдел оснащен современным оборудованием и техникой.

4.2 Проект создания опорного и съемочного обоснования на карьере Кальмакыр

Существующая опорная геодезическая сеть на карьере Кальмакыр представлена в пределах производственно-экономической заинтересованности горного предприятия пунктами триангуляции и полигонометрии 4 классов. Но существующей плотности сети недостаточно для нормального функционирования карьера ввиду того, что некоторые пункты в следствии развития горных работ утрачены.

Проектом маркшейдерских работ предусматривается сгущение опорной геодезической сети карьера. Известны следующие методы построения геодезических сетей:

- триангуляция;

- полигонометрия;

- трилатерация;

- спутниковый метод.

Анализ этих методов, возможность их практического применения показывает, что наиболее оптимальным для условий карьера является спутниковый метод.

Метод триангуляции также может использоваться как традиционный метод в силу благоприятного рельефа, достаточности угловых измерений. Сеть пунктов триангуляции, при условии взаимной видимости между пунктами, строят в виде простых цепочек треугольников, центральных систем, вставок в угол и др.

Сети трилатерации по точности не уступают сетям триангуляции. Для получения требуемой точности измерений необходим светодальномер определенного класса точности.

Руководящим документом при проектировании сети является инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500. Опорная сеть служит постоянной и длительной основой для последующего развития. Поэтому опорные пункты следует по возможности располагать за пределами зон развития горных работ карьера, внешних породных отвалов, а также участков застройки промышленных и гражданских сооружений.

Важным и непременным условием проектируемой сети является соблюдение геометрических условий проектирования. Согласно Инструкции выполнения маркшейдерских работ углы между направлениями в отдельных треугольниках при создании сплошной сети должны быть не менее 30є и не более 160є. В проектируемой сети минимальный угол равен 30є, а максимальный 100є; длина линий колеблется в пределах 1,0-2,5 км (рис.4.1).

Сплошную сеть проектируют с опорной не менее, чем на три исходных пункта и две выходные стороны. Предвычисленная точность элементов триангуляции должна обеспечить в дальнейшем создание съемочной основы для съемки в масштабе 1:500.

4.3 Создание и реконструкция маркшейдерско-геодезических сетей

Основной проблемой, решаемой при помощи спутниковой геодезической аппаратуры на горных предприятиях, является создание и реконструкция опорных и съемочных маркшейдерско-геодезических сетей.

Необходимость подобного рода работ может быть вызвана, как минимум, двумя причинами. Первая причина - ввод в эксплуатацию новых промышленных объектов, таких, как карьеры, отвалы пустых пород, россыпи, шламоотстойники и другие. Вторая причина - необходимость реконструкции существующей опорной сети, когда часть ее пунктов в результате хозяйственной деятельности горнодобывающего предприятия утрачена, а координаты сохранившихся пунктов в результате техногенного воздействия горных разработок на верхнюю часть земной коры претерпели значительные изменения.

В обоих случаях очень важным является вопрос выбора пунктов государственной геодезической сети, от которых будет осуществляться привязка опорной маркшейдерской сети. В качестве основы для опорной сети следует выбирать пункты государственной геодезической сети более высокого класса, расположенные на удалении от района горных разработок на 5-15 км (рис.4.1). Пункты сети, расположенные недалеко от горных разработок, находятся в зоне влияния как минимум трех мощных техногенных факторов.

Первый фактор - образование в результате массовых откачек подземных вод обширной депрессионной воронки, в зоне действия которой происходят значительные деформации толщи горных пород в виде оседаний земной поверхности.

Второй фактор - деформации массива горных пород, прилегающего к горным разработкам. Эти деформации в основном оказывают влияние на пункты опорной сети, расположенные на бортах карьеров и отвалов.

Третий фактор - в результате мощного техногенного воздействия горных разработок нарушается изостатическое равновесие верхней части земной коры на обширных территориях, которое сопровождается деформациями.

В результате такой совместной увязки сетей с применением алгоритмов уравнивания выявляются пункты, координаты которых претерпели значительные изменения и должны быть переопределены, а также пункты, координаты которых изменения не претерпели и которые можно считать условно неподвижными.

После дополнительных наблюдений совместная сеть строго уравнивается и от условно неподвижных пунктов сети переопределяются координаты пунктов сети, расположенных в относительной близости от района работ.

Дальнейшее определение координат новых пунктов опорной маркшейдерской сети и переопределение старых производится уже от вблизи расположенных пунктов государственной геодезической сети и пунктов маркшейдерской опорной сети, координаты которых были переопределены в предыдущем уравнивании.

Такая технология работ позволяет существенно снизить затраты времени на определение координат пунктов маркшейдерской опорной сети.

Маркшейдерские съемки производятся в определенной последовательности. Вначале создается сеть опорных пунктов, затем выполняется съемка подробностей, если целью съемочных работ является составление плана. Опорная сеть пунктов для съемок на земной поверхности рудника создается путем последовательного сгущения существующей государственной триангуляционной сети или прокладкой ходов полигонометрии. Система пунктов, с которых производится съемка подробностей, называется съемочным обоснованием. Для определения положения пунктов опорной сети вычисляются их координаты. Положение точек, принадлежащих контурам подробностей, определяется способом ординат, засечек и полярных координат. Такие точки наносятся на план графически.

Пункты геодезической основы в зависимости от их назначения и срока службы закрепляют постоянными или временными знаками. Временные знаки сохраняют только в процессе текущей съемки; постоянные знаки сохраняют постоянно и используют в качестве начальных пунктов для последующих съемок. Временные знаки представляют собой деревянные колышки длиной 25--30 см, забиваемые в землю. В вершину колышка забивают гвоздь, которым отмечается геометрический центр пункта. Колышек окапывают и обсыпают землей, чтобы - его легко было отыскать. Таким способом обозначают обычно точки съемочного обоснования. Постоянные знаки представляют собой закрепленные в земле специальные деревянные столбы с крестовиной или железные трубки, металлические стержни, отрезки рельсов, зацементированные в яме или скважине. Геометрический центр пункта на постоянном знаке отмечается для различных типов знаков по-разному: на железной трубке -- пересечением двух нитей, накладываемых на крестообразные бороздки, насеченные на верхнем срезе трубы; на металлическом стержне -- посредством небольшого углубления диаметром 1,5 мм, называемым керном, на деревянном столбе -- гвоздем, забиваемым в торец. Пункты государственной геодезической основы закрепляют особыми центрами, конструкция которых должна гарантировать их неподвижность и сохранность в течение длительного времени.

Центр состоит из двух или трех монолитов. В верхней грани каждого монолита вделаны чугунные марки с керном (центром) посредине. Монолиты устанавливают в котловане так, чтобы центры марок были на одной отвесной линии. При нарушении верхнего центра его восстанавливают по нижним. Для того чтобы пункты геодезической основы были видны издали, над ними устанавливают постоянные или временные (переносные) наземные знаки надлежащей высоты. Наиболее распространенным временным знаком является веха (круглый шест длиной 2--4 м). В качестве постоянных наземных знаков применяются специальные вехи высотой 5--7 м и пирамиды, построенные из деревянных бревен, металлических рельсов или труб. В закрытой, а также открытой местности, когда нужно, чтобызнак был виден на большом расстоянии, над центром пункта устанавливают двойные пирамиды или сигналы, высота которых может достигать нескольких десятков метров.

4.4 Проложение теодолитного хода

В настоящее время при проведении топографо-геодезических работ все большие требования предъявляются к срокам их выполнения при строгом соблюдении необходимой точности и качества. Данное обстоятельство стимулирует проектно-изыскательские, земельно-кадастровые и строительные организации использовать новые средства измерения пространственных координат, универсальное и удобное программное обеспечение, комплексные технологии, позволяющие автоматизировать полевые и камеральные этапы работ и обеспечивающие наиболее простое интегрирование данных геодезических измерений в САПР и ГИС. Несмотря на бурное развитие новых областей геодезии, таких как спутниковые методы измерения и наземное лазерное сканирование, традиционные геодезические приборы - электронные тахеометры продолжают занимать не менее важное место среди геодезических приборов. Электронные тахеометры (ЭТ) активно применяют для решения различных геодезических задач. В данной работе рассматривается применение электронных тахеометров для проложения теодолитного хода. Основным способом сгущения плановой основы является способ проложения разомкнутых теодолитных ходов или систем теодолитных ходов с узловыми точками. Теодолитные ходы должны опираться на 2 исходных пункта с привязкой не менее чем к 1 исходному пункту. Угловая невязка в теодолитных ходах не должна превышать: W = ±60v n. Относительная линейная невязка теодолитных ходов не должна быть более 1:2000 (при длине хода более 250 м), предельная абсолютная невязка - 0.3 м, а при длине хода менее 250 м. необходимо руководствоваться предельной абсолютной невязкой, равной половине точности определения положения межевого знака, то есть 10 см. Количество сторон в разомкнутых теодолитных ходах должно быть не более 20, а количество сторон в системах теодолитных ходов с узловыми точками:

- между исходными пунктами и узловой точкой - 13;

- между узловыми точками - 10;

- наименьшая сторона теодолитного хода - 20 м. Развитие сетей пунктов планового обоснования методом проложения теодолитных ходов желательно производить по трехштативной системе. При измерении длин линий ЭТ максимальная длина стороны хода не ограничивается, но следует избегать перехода от наименьших сторон к предельным, при этом измерение линий производится одним приемом с трехкратным взятием отчета. В обработку берется среднее из них. Угловые измерения при развитии сетей пунктов планового обоснования выполняются ЭТ - двумя полуприемами, круговыми приемами или измерением отдельного угла. Точки сгущения планового обоснования при необходимости закрепляются на местности (дюбель в асфальте, металлический штырь в грунте и т.д.) В полевых журналах в этом случае составляется подробный абрис с указанием линейных промеров от местных предметов (ориентиров) до точки закрепления на местности межевыми знаками границ земельного участка.

4.5 Проложение нивелирного хода

Для геодезических работ применяются разнообразные нивелировочные приборы, но наибольшее распространение получили модернизированные и улучшенные варианты нивелиров.

Цифровой нивелир LEICA DNA10 (рис.4.2) - это новое поколение приборов промышленного назначения, которые легко выполнят отсчет по рейке и определение расстояний, отвязка-привязка линий хода, проложение нивелирного хода, с набором промежуточных, пикетов и выполнением разбивочных работ, автоматическое вычисление высот, тестирование и поверки, кодирование и обмен данными. Увеличение зрительной трубы 24х.По умолчанию, в память заносятся все данные измерений, за исключением измерений, производящихся в режиме "Measure Only". Нивелир LEICA DNA10 имеет встроенный компьютер: с памятью 6000 измерений, карта памяти карту PCMCIA, экран LCD, 8 строк на 24 символа, клавиатура 26 клавиш, интерфейс RS232. Информативный дисплей отображает всю важную измерительную информацию и показывает какой необходимо выполнить следующий шаг. Все измерения LEICA DNA10 сохраняются автоматически во внутренней памяти прибора, затем, дополнительно после измерений, все данные переносятся на карту PCMCIA, что гарантирует Вам сохранность данных даже при сбоях в работе. Оптимальное и комфортное кодирование с помощью алфавитно-цифровой клавиатуры аналогичной тахеометрам серии Leica TPS700. Повышение производительности работ с LEICA DNA10 более чем на 50 % по сравнению с обычными нивелирами. Безошибочные измерения обусловлены почти полным отсутствием "человеческого фактора". Программа LEICA SurveyOffice входит в комплект поставки. Внутреннее ПО инструмента интуитивно понятно и легко в освоении. Программа LEICA GeoOffice обрабатывает данные прибора в профессиональном аспекте.

Рис. 4.2 Нивелир Leica DNA10

Принцип работы нивелира Leica DNA10

После того как прибор прикрепят к штативу и выровняют по круглому ватерпасу, он готов к работе. Принцип его работы заключается в том, что горизонтальная визирная линия, образующая в окуляре перекрестие с вертикальной, определяет теоретическую горизонтальную плоскость, которая охватывает весь участок, когда труба нивелира поворачивается по кругу на 360°. Эта теоретическая плоскость называется коллимационной плоскостью; от нее можно отмерять и/или определять различные уровни.

Эти уровни считываются с измерительной рейки, которая называется нивелирной рейкой.Параметры штрих-кода рейки сохраняются в памяти инструмента в качестве эталона. При измерениях сегмент рейки, попадающий в поле зрения нивелира, фиксируется при помощи специального декодера, после чего сигнал сравнивается с эталонным. В результате происходит отсчет по высоте визирного луча и фиксируется горизонтальное проложение. Для работы в условиях недостаточной освещенности можно применять подсветку рейки. Нивелир Leica DNA10 оснащен горизонтальным кругом, размеченным в 360-градусной системе с шагом в 1°.

Основные преимущества нивелира Leica DNA10:

· Большой информативный дисплей, отображающий всю необходимую информацию, с автоматическим подогревом при температуре ниже -5°C

· Высокая точность измерений - 0,9 мм на один километр двойного хода при измерениях на инварную рейку, 1,5 мм по стандартной рейке и 2,0 мм при оптических измерениях

· Быстрое взятие отсчетов (около 3 секунд)

· Чувствительный компенсатор с магнитным демпфером и электронным контролем, с диапазоном работы 0,8"

· Понятное меню управления и функциональное программное обеспечение

· Надежная пыле- и влагозащита по стандарту IP53.

4.6 Маркшейдерские съемки

Маркшейдерскими съемками называется совокупность полевых и камеральных работ, выполняемых с целью составления планов и решения различных инженерно-технических задач маркшейдерской службы горных предприятий.

Съемочные работы на поверхности карьера. Топографические планы, составленные в период производства геологоразведочных работ, не всегда удовлетворяют требованиям, возникающим при решении всевозможных производственно-технических задач, как при строительстве горного предприятия, так и при эксплуатации месторождения полезного ископаемого.

Очень часто для решения этих задач требуются топографические планы более крупного масштаба, что заставляет маркшейдера производить съемки заново. Производство съемок с целью пополнения существующих топографических планов является повседневной работой маркшейдера. Существуют следующие виды съемок: теодолитная-угломерная, нивелирная, тахеометрическая и мензульная. Все они имеют широкое применение как для составления пополнения планов поверхности, так и для решения всевозможных технических задач. При съемках с целью составления планов крупных масштабов и пополнения существующих планов всегда необходимо руководствоваться требованиями соответствующих технических инструкций и наставлений по производству крупномасштабных съемок. В зависимости от целей съемки, характера рельефа местности, климатических условий применяются тот или иной вид съемок, предусмотренный соответствующими техническими инструкциями и наставлениями. При съемках местности для составления нового плана или пополнения существующего, когда после планировки местности или под влиянием горных разработок рельеф ее изменился, следует применять тахеометрическую съемку. В маркшейдерской практике тахеометрическая съемка широко применяется при съемке отвалов полезного ископаемого на складах.

Рис. 4.4. Тахеометр

Тахеометр -- геодезический прибор для измерения расстояний, горизонтальных и вертикальных углов (рис.4). Используется для вычисления координат и высот точек местности при топографической съёмке местности, при разбивочных работах, переносе на местность высот и координат проектных точек. В выпускной квалификационной работе рекомендуется использовать электронные тахеометры для производства съемки подробностей. В электронных тахеометрах расстояния измеряются по разности фаз испускаемого и отраженного луча (фазовый метод), а иногда (в некоторых современных моделях) -- по времени прохождения луча лазера до отражателя и обратно (импульсный метод). Точность измерения зависит от технических возможностей модели тахеометра, а также от многих внешних параметров: температуры, давления, влажности и т. п. Диапазон измерения расстояний зависит также от режима работы тахеометра: отражательный или безотражательный. Дальность измерений при безотражательном режиме напрямую зависит от отражающих свойств поверхности, на которую производится измерение. Дальность измерений на светлую гладкую поверхность (штукатурка, кафельная плитка и пр.) в несколько раз превышает максимально возможное расстояние, измеренное на темную поверхность. Максимальная дальность линейных измерений для режима с отражателем (призмой) -- до пяти километров (при нескольких призмах - ещё дальше); для безотражательного режима -- до одного километра. Модели тахеометров, которые имеют безотражательный режим, могут измерять расстояния практически до любой поверхности, однако следует с осторожностью относиться к результатам измерений, проводимых сквозь ветки, листья и подобные преграды, поскольку неизвестно, от чего именно отразится луч, и, соответственно, расстояние до чего он измерит. Существуют модели тахеометров, обладающие дальномером, совмещенным с системой фокусировки зрительной трубы. Преимущества таких приборов заключается в том, что измерение расстояний производится именно на тот объект, по которому в данный момент выставлена зрительная труба прибора. Большинство современных тахеометров оборудованы вычислительным и запоминающим устройствами, позволяющими сохранять измеренные или проектные данные, вычислять координаты точек, недоступных для прямых измерений, по косвенным наблюдениям, и т. д. Некоторые современные модели дополнительно оснащены системой GPS (например, Leica Smart Station). Тахеометры, собираемые из отдельных модулей, позволяют выбрать компоненты именно под конкретные прикладные задачи, полностью исключив лишнюю функциональность. При создании ЦММ (цифровой модели местности), электронный тахеометр с возможностью передачи данных в компьютер через специальный интерфейс, становится абсолютно незаменимым прибором. Электронный тахеометр является готовым решением для самого широкого круга геодезических задач: определение расстояний, расчеты относительно базовой линии, определение координат и высоты недоступного объекта, также, прибор выполняет обратную засечку (определение координат дополнительной точки, с помощью измерения в этой точке углов между направлениями на три данных пункта и более с известными координатами). Современный электронный тахеометр обладает большим объемом памяти для надежного хранения полученных данных, а интерфейс для связи с компьютером позволяет загружать координаты из ПК для последующего выноса данных в натуру, также данные можно перенести в ПК для последующей работы с ними уже на стационарном компьютере или ноутбуке. Работы на объекте начинают с получения технического задания, анализа топографо-геодезической изученности территории, определения системы координат, требуемой точности работ. Проводится рекогносцировка и обследование пунктов ОГС, составляется проект работ. Определяется ПО, на основе которого будет проводиться обработка результатов. Составляется каталог координат существующих пунктов ОГС.

Подготовка тахеометра к работе включает:

- поверки и юстировки прибора, оптического центрира для отражателя, уровня на вехе для призмы;

- комплектование оборудования в зависимости от длин линий, применяемых отражателей и вида работ;

- зарядку аккумуляторов;

- в режиме памяти выбор файлов исходных данных и файлов для записи результатов измерений;

- ввод каталога координат с компьютера в файл исходных данных памяти тахеометра;

- очистку рабочих файлов от старой информации.

Работу на станции начинают с установки и приведения прибора в рабочее положение. Для этого штатив ставят над точкой, вдавливают его ножки, регулируя их высоту, чтобы головка штатива была горизонтальной. Тахеометр ставят на штатив, закрепляют становым винтом. Проводят окончательное центрирование и горизонтирование прибора с помощью встроенного оптического центрира, подъемных винтов, уровня. Измеряют высоту тахеометра от марки центра пункта до метки высоты прибора. Она должна измеряться до миллиметра. Основные методы работы с электронными тахеометрами являются общими для большинства моделей и конкретизируются в соответствии с их возможностями, внутренним программным обеспечением, функциями клавиш. Электронным тахеометром выполняются различные виды работ по назначению, сложности построений, требованию к точности, типу конечной продукции. Поэтому математическая обработка может отличаться по объему и применяемому модулю ПО в каждом конкретном случае. Но в целом можно выделить три основных этапа обработки:

· первичная обработка результатов непосредственных измерений на основе встроенного ПО тахеометра;

· передача информации с тахеометра на компьютер;

· окончательная обработка результатов измерений с использованием универсальных программных пакетов с выдачей требуемой информации, в том числе в графическом виде.

Первичная обработка измерения углов и расстояний тахеометром выполняется автоматически после входа в соответствующий режим меню или режим работы прибора и сопровождает измерения. Встроенное ПО входит в техническое оснащение электронного тахеометра и обеспечивает ввод информации, настройку (установки) прибора, вычисление элементов привязки, определение координат и других геодезических величин, решение прикладных задач, настройку интерфейса. Оно же осуществляет управление отдельными операциями и работой прибора в целом, обеспечивая высокопродуктивный удобный уровень работы с ним. В некоторых случаях первичной обработки измерений, выполняемой тахеометром, достаточно, особенно при определении координат отдельных точек в режиме реального времени. Определение координат полярной и обратной засечками выполняют все модели тахеометров непосредственно на станции. При этом обратная линейно-угловая засечка решается в тахеометре SЕТ путем уравнивания по методу наименьших квадратов с оценкой точности определения координат, используя до десяти приближений, пока разности координат в последовательных итерациях не будут меньше 0,5 мм. Дополнительная обработка таких определений чаще всего не требуется. Однако математическая обработка ходов и других сложных построений, а также обработка и нанесение на план материалов съемки должны выполняться по специальным программам. В настоящее время для этого используются универсальные программные пакеты и комплексы. Для обработки в них информация полевых измерений передается с электронного тахеометра в компьютер. Обмен информацией «тахеометр -- компьютер» и обратно выполняют с помощью индивидуальных программ передачи данных, прилагаемых к комплекту прибора, или универсальных программ, используемых для обработки. Для передачи информации используется интерфейсный кабель, который входит в комплект тахеометра. Он присоединяется к интерфейсному порту тахеометра и к последовательному порту 9 рin компьютера. При подключении кабеля электронный тахеометр и компьютер должны быть выключены. Загружается программа передачи данных.

Дальнейшие действия зависят от типа тахеометра и используемой программы. Одним из главных достоинств использования электронных тахеометров является отсутствие необходимости ведения специального журнала для записи расстояний и углов, как при работе с теодолитом, поскольку тахеометрическая съемка требует только ведения абриса. Номера пикетов, расстояния и углы сохраняются автоматически в памяти инструмента, и при изменении места его расположения необходимо будет только внести сведения о новой станции и пронумеровать пикет, после чего при нажатии специальной кнопки тахеометр сам произведет все измерения. Также тахеометр позволяет производить расчет горизонтального положения автоматически - дисплей устройства показывает горизонтальные и вертикальные углы, наклонное расстояние, превышение и горизонтальное положение, а режимы отображения информации могут быть изменены при первой же необходимости. Электронный тахеометр обладает функцией «выноса в натуру», то есть установку устройства на место с уже определенными координатами, после чего он «ориентируется» - посредством задания дирекционного угла или координат точки ориентирования, вводятся данные о точке выноса, и прибор показывает расстояние до объекта и угол, на который его следует развернуть. В результате выполнения всех топографогеодезических работ на территории рудника составляются планы земной поверхности, профили продольного нивелирования и другая графическая документация.

4.7 Маркшейдерское обслуживание буровзрывных работ

Маркшейдерское обслуживание буровзрывных работ заключается в съемке блока перед обуриванием, разбивке и съемке буровых скважин или минных камер, и нанесении их на план, а также в определении объема взорванной горной массы. Для того, чтобы можно было определить количество скважин для взрывания блока и правильно их расположить, производят съемку взрываемого блока.

При этом в зависимости от вида полезного ископаемого, геологического строения участка блока и сложности месторождения в целом объем съемочных работ различен. В некоторых случаях достаточным оказывается определение бровок уступа и нескольких профилей, характеризующих форму откосов уступов.

При сложном месторождении для расчета буровзрывных работ требуется иногда знать не только форму блока, но также состав, свойства горных пород и полезного ископаемого, слагающих взрываемый блок. В последнем случае после бурения и документации скважин составляют поперечные геологические разрезы, характеризующие химический состав, крепость, физические свойства, строение горных пород и полезного ископаемого блока. Съемка откоса уступа по намеченному профилю может производиться различным путем в зависимости от конфигурации откоса.

4.8 Маркшейдерские работы по учету и контролю добычи

Маркшейдерские работы, связанные с учетом выполненных горных работ и добычи полезного ископаемого, производятся периодически, в сроки, определяемые соответствующими инструкциями и распоряжениями.

Подсчет объема извлеченных горных пород и полезного ископаемого при открытых горных разработках производится раздельно по вскрышным и добычным работам. Для подсчета объемов в этом случае применяют приемы и способы горной геометрии: среднее арифметическое, вертикальных и горизонтальных сечений, а также посредством подсчета объемов правильных геометрических фигур. Применение того или иного метода зависит от характера месторождения, способов выемки, формы отвалов, видов съемки, маркшейдерской документации и т. д. Определение объема вскрыши и добычи полезного ископаемого производится обычно с целью маркшейдерского контроля оперативного учета вскрышных и добычных работ. Учет вскрыши производится по капитальным, подготовительным и эксплуатационным работам. При этом к капитальным работам относят проведение въездных траншей, вскрывающих месторождение. К подготовительным работам относят проведение разрезных траншей и съездов, а также работы по разноске бортов на вскрышных уступах. К вскрыше при эксплуатационных работах относится разноска бортов на добычных горизонтах. Оперативный учет вскрыши осуществляется по количеству вагонов или автомашин, загруженных породой, вывозимой из карьера. Маркшейдерский контроль оперативного учета производится на основе учета выполненных горных работ по вскрыше. При этом объем вскрыши определяется на основании инструментальной съемки вскрышных забоев на начало и конец отчетного периода. Подсчет объемов вскрыши производится по планам и профилям методом горизонтальных или вертикальных сечений, для чего используются обычно рабочие планы и профили масштаба 1:500. Контроль учета за установленный период осуществляют путем сравнения данных оперативного учета и маркшейдерских замеров вскрышных работ. Данные оперативного учета и маркшейдерских замеров сравниваются, они должны иметь близкие значения. Учет добычи большинства полезных ископаемых производят в весовых единицах (тоннах), поэтому необходимо знать значение объемного веса полезного ископаемого в целике и в разрыхленном состоянии.

Способы определения объемного веса для различных видов полезного ископаемого отличаются. Чаще всего применяют взвешивание определенной единицы объема в различных участках блока или склада и определяют среднее значение удельного веса, путем деления массы образцов на их объем. Учет добычи полезного ископаемого из карьера ведется с подразделением на попутную и основную добычу. Попутная добыча получается обычно при капитальных и подготовительных вскрышных работах. Основная добыча - полезное ископаемое, полученное с добычных горизонтов, а также при производстве эксплуатационной вскрыши. Маркшейдерский контроль оперативного учета добычи часто производится или на основе замеров остатков на складах, или посредством замеров полезного ископаемого в массиве. При замере складских остатков вес добытого за отчетный период полезного ископаемого определяется по формуле:

Q=1-Q2+Q3,

где:

Q1 - вес полезного ископаемого, отгруженного по данным бухгалтерского учета за отчетный период;

Q2 - вес остатков полезного ископаемого на складах, дозировочных площадках, в бункерах, конусах, а также в вагонах или баржах, погруженных, но не проведенных по расходу, на начало и конец учетного (или отчетного) периода, который, обычно, равен месяцу

4.9 Маркшейдерские замеры

В процессе производства горных работ забои действующих капитальных, подготовительных и очистных горных выработок непрерывно перемещаются.

В проводимых горных выработках производится маркшейдерская съемка, закрепляются пункты этой съемки и, таким образом, с высокой степенью точности фиксируется на маркшейдерском плане положение и длина каждой горной выработки.

Однако, необходимость в постоянной теодолитной или тахеометрической съемке зачастую не требуется. В большинстве случаев положение забоя горной выработки может быть определено с достаточной степенью точности путем измерения рулеткой длины от забоя до ближайшего к нему пункта маркшейдерской съемки. Рулеткой могут быть измерены и поперечные сечения горной выработки, и площадь обнажения полезного ископаемого в плоскости забоя.

Такие работы называют маркшейдерскими замерами горных выработок (или просто замерами), которые по своему характеру представляют простейший вид маркшейдерских съемок, выполняемых для различных текущих целей, а главным образом для пополнения маркшейдерского плана на конец отчетного периода. Маркшейдерские замеры производятся во всех действующих капитальных, подготовительных и очистных выработках. Первая задача замеров состоит в определении положения забоев выработок на конец отчетного периода. Решается она относительно легко - измеряется расстояние от ближайшего к забою пункта маркшейдерской съемки до поверхности забоя. По измеренному расстоянию наносят на маркшейдерский план положение забоев каждой подготовительной горной выработки на начало отчетного периода (которое является концом предыдущего периода). Подвигание выработки за месяц равно расстоянию между положениями забоя на первые числа отчетного и последующего месяцев. Вторая задача замеров заключается в определении количества (веса) добытого полезного ископаемого. При маркшейдерских замерах это количество определяется по формуле:

Q=Vq,

где: V - объем выемки по полезному ископаемому;

q - объемный (удельный) вес полезного ископаемого в массиве (целике).

Площадь обнажения необходимо измерять периодически, чем выше скорость проходки, тем замеры производятся чаще.

При определении объема выемки длина выработки умножается на среднее значение площади обнажения, полученной из нескольких определений на участке выработки. Обычно площадь замеряется по плану геометрическим способом или планиметром. Можно вычислить площадь выемки произведением средней длины линии забоя на среднее подвигание ее за отчетный период. Среднее подвигание длины линии забоя за отчетный период определяется как среднее арифметическое из всех произведенных в течение отчетного периода непосредственных промеров, или промеров, сделанных по плану. Аналогично определяется длина линии забоя подготовительных выработок, проходимых широким забоем. Среднее подвигание очистного забоя получается как среднее арифметическое из подвигания очистного забоя по верхнему и нижнему штрекам.

При всех способах определения площади, вводимой в подсчет, исключают суммарную площадь целиков, оставляемых в выработанном пространстве. Сдвижение горных пород при открытых разработках проявляется в деформации горных пород, слагающих борта карьеров и находящихся в отвалах. При этом сдвижения горных пород проявляются в виде осыпания, оплывания, обвалов и оползней на отдельных участках карьера или охватывает толщу пород на всю глубину карьера.

Рис. 4.12

При оползнях поверхность АВБ скольжения обычно имеет форму, схематически изображенную на рисунке 4.12., где направление сдвижений отдельных точек 1, 2, 3, ... 7 показано векторами. Сдвижение пород захватывает не только борт карьера, но также его дно, которое выдавливается и поднимается. Направления векторов приблизительно параллельны касательным к поверхности скольжения АВБ в точках пересечения поверхности с перпендикуляром, проведенным к соответствующему вектору. Положение поверхности скольжения зависит от условий залегания, механических свойств пород, слагающих борт карьера, от положения борта и глубины карьера.

Особенно часто проявляются оползни, когда в основании борта залегают слабые породы. В условиях открытой разработки породы подвергаются выветриванию, увлажняются, становятся неустойчивыми, поэтому необходимо уделять особое внимание их осушению, а также наблюдениям за состоянием бортов карьеров. Сущность наблюдений состоит в определении перемещений системы точек, заложенных на земной поверхности над очистной выработкой.

Система таких наблюдательных точек образует наблюдательную станцию, которая представляет собой совокупность реперов, заложенных по линиям, расположенным вкрест простирания и по простиранию разрабатываемого месторождения полезного ископаемого. В зависимости от срока службы и назначения различают станции: долговременные (5-20 лет), рядовые (до 5 лет) и кратковременные (менее года), а также станции специального назначения. Наибольшее распространение имеют рядовые станции. Вкрест простирания в этом случае располагают не менее двух, а по простиранию - одну линию реперов. Наблюдения за перемещением верхних слоев выработки карьера заключается в производстве геометрического или тригонометрического нивелирования и измерений расстояний между пунктами станции с целью определения вертикальной и горизонтальной составляющих сдвижений наблюдаемых точек вдоль створа профильной линии.

По результатам замеров строят для каждого рабочего репера векторы их сдвижений, а поскольку векторы приблизительно параллельны соответствующим участкам поверхности сдвижения пород, по данным маркшейдерских наблюдений может быть построена поверхность сдвижения, если в какой-либо точке будет зафиксировано смещение пород борта карьера. Для этого от точки, где обозначился оползень, проводят линию, параллельную вектору сдвижения в этой точке и продолжают ее до пересечения с перпендикуляром к вектору сдвижения следующей точки и т. д. В результате таких маркшейдерских наблюдений могут быть установлены характер и степень опасности перемещения пород на борту карьера или в отвале для близстоящих объектов и сооружений на земной поверхности.

ГЛАВА VI. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В соответствии законами Республики Узбекистан «О недрах», «Об охране труда», «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» устанавливают единые требования по безопасному ведению работ при добыче полезных ископаемых открытым способом.

Правила являются обязательными для всех предприятий, организаций и учреждений (независимо от организационно-правовых форм и форм собственности и ведомственной подчиненности), расположенных на территории Республики Узбекистан и осуществляющих проектирование, строительство, реконструкцию, расширение и эксплуатацию предприятий по разработке месторождений полезных ископаемых, в том числе техногенного происхождения и открытом способом.

Безопасность открытых горных работ обеспечивается предотвращением самопроизвольных оползней и обрушений бортов, уступов, отвалов и прилегающих к карьеру территорий и нерегулируемых прорывов воды в выработанное пространство, а также разработкой и внедрением мероприятий, уменьшающих воздействие перечисленных факторов на режим работы карьера, горнотранспортного оборудования и безопасность персонала. Разработка мероприятий направленных на предотвращение самопроизвольных деформаций или уменьшение их вредного воздействия на работу карьера, должна осуществляться на основе:

а) проведения визуальных обследований состояния откосов в карьере и на отвалах;

б) изучения геологических и гидрогеологических условий залегания породных слоев структурой горного массива и пород основание отвалов;

в) проведения инструментальных наблюдений за деформациями бортов, уступов и отвалов;

г) выявления зон и участков возможного проявления разрушающих деформаций бортов, уступов и отвалов, оценки их масштабов и возможных последствий для работы карьера и организации на наиболее опасных из них

стационарных инструментальных наблюдений;

д) изучения происшедших деформаций, установления их характера, степени опасности, причин возникновения и их документирования.

На карьерах со сложными инженерно-геологическими и горнотехническими условиями может быть организована группа специалистов по прогнозированию опасных ситуаций и наблюдениями за деформациями. Целесообразность такой группы должна быть определена проектом карьера. Выполнение данных работ может быть поручено специализированной организации.

Визуальное обследование состояния откосов на карьерах должно проводиться не реже одного раза в месяц геолого-маркшейдерской службой или работниками специальной группы по прогнозированию опасных ситуаций. Результаты визуального обследования состояния откосов должны заноситься в специальный журнал.

Инструментальные маркшейдерские наблюдения за деформацией бортов и отвалов должны вестись в соответствии требованиями ГИ «Саноатгеоконтехназорат».

Маркшейдерские наблюдения должны проводиться по специальному проекту, утвержденному главным инженером предприятия (карьера). Проект должен включать пояснительную записку, план наблюдательных станций, а также соответствующие геологические карты и разрезы.

Пояснительная записка проекта маркшейдерских наблюдений должна включать:

а) техническое задание;

б) общие сведения о наблюдаемых участках (горно-геологические, рельефные, и климатические условия, возможный тип деформаций, фактическое и планируемое развитие горных работ);

в) принципиальную схему наблюдений;

д) расчет или обоснование необходимой точности и периодичности наблюдений;

е) методы и средства измерений;

ж) рекомендации по методике обработки и интерпретации результатов наблюдений;

з) календарный план наблюдений;

и) состав исполнителей;

к) перечень необходимых материалов, инструментов и оборудования.

На плане наблюдательных станций должно быть показано:

а) состояние горных работ на момент составления проекта;

б) проект дальнейшего развития горных работ;

в) сооружения, находящиеся на бортах карьера или вблизи отвала;

г) рельеф местности;

д) расположение опорных и рабочих реперов.

Геологические планы и разрезы должны содержать остальные данные о геологических, инженерно-геологических и гидрогеологических особенностях участков карьерного поля, а также физико-механические свойства горных пород. Поперечные разрезы должны быть ориентированы в направлении перпендикулярном простиранию соответствующих участков борта карьера или отвала. Для составления погоризонтных карт и разрезов в качестве основы необходимо использовать имеющиеся на предприятии геолого-маркшейдерскую документацию.

При ведении горных работ с применением буровзрывного способа подготовки горной массы к выемке необходимо проводить наблюдения за деформации откосов бортов карьеров, вызванных влиянием взрывных работ. Результаты наблюдений должны быть использованы для определения зон остаточных деформаций, в приделах которых при подходе борта к предельному проектному контуру должна применяться специальная технология ведения буровзрывных работ, способствующая уменьшению влияния взрывов на деформации массива.

При одновременной разработке месторождения открытым способам должны осуществляется мероприятия, согласованные с органами ГИ «Саноатгеоконтехназорат», обеспечивающие безопасность работающих на открытых горных работах (согласование планов и графиков ведения горных и взрывных работ).

Предприятия, осуществляющие деятельность по разработки месторождений полезных ископаемых открытым способам, обязаны в порядке установленным законодательством, страховать ответственность за причинение вреда жизни, здоровью и имуществу других лиц и окружающей среды в случае аварии на опасном производственном объекте.

ГЛАВА VII. ЭКОЛОГИЯ ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

7.1 Охрана недр и окружающей среды

Отношения в области охраны природы и рационального использования природных ресурсов в Республики Узбекистан регулируются Законами «Об охране природы» и «О недрах, а также Земельным кодексом.

Целью охраны природы являются:

· Создание благоприятных условий для здоровья людей, сохранения экологического равновесия, рационального неистощительного природопользования в интересах эффективного и устойчивого социально-экономического развития республики;

· Сохранение богатства видов и генетического фонда живой природы;

· Сохранение многообразия экологических систем, ландшафтов и уникальных природных объектов;

· Обеспечение экологической безопасности;

Природопользование допускается при условии сохранности пригодной для жизни окружающей природной среды, пользования природами ресурсами в приделах, в установленных соответствующими нормативами, и обеспечения воспроизводства возобновляющихся и возобновляемых природных ресурсов.

7.2 Рекультивация земель, нарушенных горными работами

Добыча полезного ископаемого подразделяется две рад проблем охрана окружающей среды, включая рекультивация нарушенных земель и мероприятия по предотвращение загрязнение почвы, водоемов и атмосферы, охраны недр, т.е. рациональное использование минеральных ресурсов, более комплексно осваивать месторождений полезных ископаемых не допуская их потерь при добыче и переработке обеспечивает закон Республики Узбекистан охране недр.

Рекультивация земель - комплекс горнотехнических, инженерно-строительных, мелиоративных, сельскохозяйственных, лесокультурных и озеленительных работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных горными работами земель; является основным средством их воспроизводства, улучшения условий окружающей среды. Проблема рекультивации тесно взаимосвязана с развитием горнодобывающей промышленности.

Рекультивация земель является важнейшим проблемой современности неотъемлемой частью комплекса мер по охране природы и воспроизводству природных ресурсов. Назначение рекультивированных земель различно: сельскохозяйственное - восстановлением пашни, сенокоса, пастбища и многолетних насаждений.

Основными задачами маркшейдерской службы при проведении рекультивационных работ земель проводится плана - графической документации, необходимой для разработки проекта рекультивации; выполнение съемочно-замерных работ в период осуществления проекта горнотехнических работ при рекультивации и определение их объема; производства контрольных съемок, организация наблюдений за оседанием пород и составления комплекта планово-графической документации на рекультивированные участки земли, необходимого для передачи участков для использования в народном хозяйстве. На первом этапе маркшейдерская служба подготавливает исходную графическую документацию, предназначенную для составления проекта рекультивации и последующего контроля за его осуществлением. Масштаб планов и высота сечения рельефа должны бить следующими: для сельскохозяйственного и строительного направления- 1:1000 и 1:2000 с высотой сечения рельефа 0,5 и 1 м; для других направлений 1:2000 и 1:5000 с высотой сечения рельефа 1 или 2 метр.

Маркшейдерская работа на последующих технологических этапов рекультивации связанны с замерами и определением вида и последовательности проведения горнотехнических работ. На всех этапах разработки залежи полезного ископаемого открытым способом при вскрыше, формировании отвалов породы, добыче и рекультивации, строгому маркшейдерскому контролю подлежит полнота съема и качество складирования плодородного слоя с определением его объема, так как от него, в основном, зависит плодородие рекультивируемых земель. В соответствии с установленными нормами вскрышные породы по степени их пригодности для биологической рекультивации классифицируется следующим образом.

7.3 Производственная санитария

Санитарно-гигиенические параметры производственной среды (состав, температура, относительная влажность и подвижность воздуха, вибрация, величина ионизирующего излучения, мощность эквивалентной доза гамма-излучения, шум, уровни звука и т.п.) должны отвечать требованиям действующих санитарных правил норм.

...